Un’organizzazione californiana vuole sfruttare la potenza dell’apprendimento automatico per decodificare la comunicazione nell’intero regno animale.
Una conduttrice di delfini fa il segnale di “insieme” con le mani, seguito da “crea”. I due delfini addestrati scompaiono sott’acqua, si scambiano suoni e poi emergono, si girano sul dorso e sollevano la coda. Hanno ideato un loro nuovo trucco e lo hanno eseguito in tandem, proprio come richiesto. “Non dimostra che esiste un linguaggio”, dice Aza Raskin; “Ma, certamente, ha molto senso che, se avessero accesso a un modo ricco e simbolico di comunicare, questo compito sarebbe molto più facile”.
Raskin è cofondatore e presidente dell’Earth Species Project (ESP), un gruppo californiano senza scopo di lucro con un’ambizione audace: decodificare la comunicazione non umana, utilizzando una forma di intelligenza artificiale (AI) chiamata machine learning, e rendere tutto il know-how disponibile pubblicamente, approfondendo così il nostro legame con le altre specie viventi e aiutando a proteggerle.
L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE: UN PROBABILE AIUTO NEL DECIFRARE I LINGUAGGI DEGLI ANIMALI
La comprensione dei vocalizzi degli animali è stata a lungo oggetto di studio e di fascino per l’uomo. Diversi primati emettono richiami di allarme che differiscono a seconda del predatore; i delfini si rivolgono l’un l’altro con fischi caratteristici; e alcuni uccelli canori possono prendere elementi dei loro richiami e riorganizzarli per comunicare messaggi diversi. Ma la maggior parte degli esperti si ferma davanti alla definizione di linguaggio, poiché nessuna comunicazione animale soddisfa tutti i criteri.
Fino a poco tempo fa, la decodifica si basava principalmente sull’osservazione minuziosa. Ma è cresciuto l’interesse per l’applicazione dell’apprendimento automatico per gestire le enormi quantità di dati che possono essere raccolte dai moderni sensori a bordo degli animali. “Le persone stanno iniziando a usarlo”, dice Elodie Briefer, professore associato dell’Università di Copenhagen che studia la comunicazione vocale nei mammiferi e negli uccelli. “Ma non abbiamo ancora capito quanto possiamo fare”.
Briefer ha co-sviluppato un algoritmo che analizza i grugniti dei maiali per capire se l’animale sta provando un’emozione positiva o negativa. Un altro, chiamato DeepSqueak, giudica se i roditori sono in uno stato di stress in base ai loro richiami ultrasonici. Un’altra iniziativa – il Progetto CETI (acronimo di Cetacean Translation Initiative) – prevede di utilizzare l’apprendimento automatico per tradurre la comunicazione dei capodogli.
Tuttavia, ESP afferma che il suo approccio è diverso, perché non si concentra sulla decodifica della comunicazione di una specie, ma di tutte le specie. Sebbene Raskin riconosca che ci sarà una maggiore probabilità di una comunicazione ricca e simbolica tra gli animali sociali – ad esempio primati, balene e delfini – l’obiettivo è sviluppare strumenti che possano essere applicati all’intero regno animale. “Siamo agnostici rispetto alle specie”, afferma Raskin. “Gli strumenti che sviluppiamo… possono funzionare in tutta la biologia, dai vermi alle balene”.
L'”intuizione motivante” per l’ESP, dice Raskin, è il lavoro che ha dimostrato che l’apprendimento automatico può essere usato per tradurre tra lingue umane diverse, a volte distanti, senza bisogno di alcuna conoscenza preliminare.
Questo processo inizia con lo sviluppo di un algoritmo per rappresentare le parole in uno spazio fisico. In questa rappresentazione geometrica multidimensionale, la distanza e la direzione tra i punti (le parole) descrivono il modo in cui si relazionano tra loro (la loro relazione semantica). Ad esempio, “re” ha una relazione con “uomo” con la stessa distanza e direzione che “donna” ha con “regina”. (La mappatura non viene effettuata conoscendo il significato delle parole, ma osservando, ad esempio, la frequenza con cui si trovano l’una vicino all’altra).
In seguito, si è notato che queste “forme” sono simili per le diverse lingue. Poi, nel 2017, due gruppi di ricercatori che lavoravano in modo indipendente hanno trovato una tecnica che permetteva di ottenere la traduzione allineando le forme. Per passare dall’inglese all’urdu, bisogna allineare le forme e trovare il punto in urdu più vicino al punto della parola in inglese. “È possibile tradurre decentemente la maggior parte delle parole”, afferma Raskin.
L’aspirazione dell’ESP è quella di creare questo tipo di rappresentazioni della comunicazione animale – lavorando sia su singole specie che su molte specie contemporaneamente – per poi esplorare questioni come l’eventuale sovrapposizione con la forma umana universale. Non sappiamo come gli animali vivano il mondo, dice Raskin, ma ci sono emozioni, ad esempio il dolore e la gioia, che alcuni condividono con noi e che potrebbero comunicare con altri della loro specie. “Non so quale sarà la cosa più incredibile: le parti in cui le forme si sovrappongono e possiamo comunicare o tradurre direttamente, o quelle in cui non possiamo farlo”.
Aggiunge che gli animali non comunicano solo vocalmente. Le api, ad esempio, comunicano agli altri la posizione di un fiore con una “danza del movimento”. Sarà necessario tradurre anche le diverse modalità di comunicazione.
L’obiettivo è “come andare sulla luna”, riconosce Raskin, ma l’idea non è nemmeno quella di arrivarci tutti insieme. Piuttosto, la tabella di marcia dell’ESP prevede la risoluzione di una serie di problemi più piccoli, necessari per realizzare il quadro generale. Questo dovrebbe portare allo sviluppo di strumenti generali che possano aiutare i ricercatori che cercano di applicare l’IA per svelare i segreti delle specie studiate.
IL CONDIZIONAMENTO CLASSICO
Scoperto dal fisiologo russo Ivan Pavlov, il condizionamento classico è un tipo di apprendimento inconscio o automatico. Questo processo di apprendimento crea una risposta condizionata attraverso associazioni tra uno stimolo incondizionato e uno stimolo neutro.
In altre parole, il condizionamento classico consiste nell’anteporre uno stimolo neutro a un riflesso naturale. Nell’esperimento classico di Pavlov con i cani, il segnale neutro era il suono di un tono e il riflesso naturale era la salivazione in risposta al cibo. Associando lo stimolo neutro (il suono) allo stimolo incondizionato (il cibo), il solo suono del tono poteva produrre la risposta di salivazione.
Sebbene il condizionamento classico non sia stato scoperto da uno psicologo, ha avuto un’enorme influenza sulla scuola di pensiero della psicologia nota come comportamentismo. Il comportamentismo parte dal presupposto che tutto l’apprendimento avvenga attraverso interazioni con l’ambiente e che l’ambiente plasmi il comportamento.
Stimolo incondizionato
Uno stimolo incondizionato è uno stimolo o un innesco che porta a una risposta automatica. Se una brezza fredda vi fa rabbrividire, per esempio, la brezza fredda è uno stimolo incondizionato; produce una risposta involontaria (il brivido).
Stimolo neutro
Uno stimolo neutro è uno stimolo che inizialmente non scatena una risposta di per sé. Ad esempio, se si sente il suono di un ventilatore ma non si percepisce la brezza, non necessariamente si innesca una risposta. Questo lo renderebbe uno stimolo neutro.
Stimolo condizionato
Uno stimolo condizionato è uno stimolo che prima era neutro (non scatenava una risposta) ma che ora porta a una risposta. Se prima non facevate caso ai cani, ma poi siete stati morsi da uno di essi e ora provate paura ogni volta che vedete un cane, il cane è diventato uno stimolo condizionato.
Risposta incondizionata
Una risposta incondizionata è una risposta automatica o una risposta che si verifica senza pensare in presenza di uno stimolo incondizionato. Se sentite l’odore del vostro cibo preferito e vi viene l’acquolina in bocca, l’acquolina è una risposta incondizionata.
Risposta condizionata
Una risposta condizionata è una risposta appresa o una risposta che si crea dove prima non esisteva. Tornando all’esempio del morso di un cane, la paura che si prova dopo il morso è una risposta condizionata.
IL FUNZIONAMENTO DEL CONDIZIONAMENTO CLASSICO
Il condizionamento classico prevede la formazione di un’associazione tra due stimoli, che si traduce in una risposta appresa.4 Esistono tre fasi fondamentali di questo processo.
Fase 1: prima del condizionamento
La prima parte del processo di condizionamento classico richiede uno stimolo naturale che susciti automaticamente una risposta. La salivazione in risposta all’odore del cibo è un buon esempio di stimolo naturale.
In questa fase del processo, lo stimolo incondizionato determina una risposta incondizionata. La presentazione del cibo innesca naturalmente e automaticamente una risposta di salivazione.
A questo punto, c’è anche uno stimolo neutro che non produce alcun effetto. Solo quando lo stimolo neutro viene abbinato alla presentazione del cibo, si arriva a evocare una risposta.
Fase 2: durante il condizionamento
Durante la seconda fase del processo di condizionamento classico, lo stimolo precedentemente neutro viene ripetutamente abbinato allo stimolo incondizionato. In seguito a questo abbinamento, si forma un’associazione tra lo stimolo precedentemente neutro e lo stimolo incondizionato (UCS).
A questo punto, lo stimolo precedentemente neutro diventa noto come stimolo condizionato (CS). Il soggetto è ora condizionato a rispondere a questo stimolo. Lo stimolo condizionato è uno stimolo precedentemente neutro che, dopo essere stato associato allo stimolo incondizionato, finisce per innescare una risposta condizionata.
Nell’esempio precedente, supponiamo che quando si sente l’odore del proprio cibo preferito si senta anche il suono di un fischio. Sebbene il fischio non sia correlato all’odore del cibo, se il suono del fischio è stato abbinato più volte all’odore, il suono del fischio finirà per innescare la risposta condizionata. In questo caso, il suono del fischio è lo stimolo condizionato.
Fase 3: dopo il condizionamento
Una volta creata l’associazione tra l’UCS e il CS, la sola presentazione dello stimolo condizionato evocherà una risposta, anche senza lo stimolo incondizionato. La risposta risultante è nota come risposta condizionata (CR).
La risposta condizionata è la risposta appresa allo stimolo precedentemente neutro. Nel nostro esempio, la risposta condizionata sarebbe la sensazione di fame quando si sente il suono del fischio.
